高中生物高考 2021届高三大题优练1 细胞的分子基础与结构基础、物质运输综合 教师版

例1：真核细胞的膜结构具有重要功能。请参照表中内容完成下表。

【答案】（1）细胞膜   

（2）参与信息传递   

（3）对蛋白质进行加工修饰   

（4）脂质和蛋白质   

（5）叶肉细胞进行光合作用时，光能转化为化学能的过程发生在类囊体膜上   

【解析】（1）K+进入植物根细胞的过程为主动运输，体现了细胞膜控制物质进出的功能。（2）兴奋在神经元之间是通过突触传递的，当兴奋传递到突触小体时，突触前膜释放神经递质进入突触间隙，与突触后膜上的受体结合，使突触后膜发生兴奋或抑制，该过程体现了细胞膜参与信息传递的功能。（3）由分析可知，在分泌蛋白的合成和分泌过程中，高尔基体对来自内质网的蛋白质进行加工修饰后，“出芽”形成囊泡，最终将蛋白质分泌到细胞外。（4）由分析可知生物膜的主要成分是脂质和蛋白质。（5）类囊体薄膜上分布着光合色素和多种酶，是绿色植物进行光反应的场所，可以将光能转化为化学能。

例2：在适宜条件下，测得的某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示（a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率）。回答下列问题。

（1）根据实验结果发现a是通过自由扩散方式跨膜运输的。自由扩散的含义是___________。

（2）实验结果表明：当外界溶液中b的浓度达到一定数值时，再增加b的浓度，根细胞对b的吸收速率不再增加。可能的原因是___________________________。

（3）王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输，李同学认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和结论____________。

【答案】（1）物质通过简单的扩散方式进出细胞   

（2）载体数量饱和   

（3）思路：将长势相同的某植物根细胞平均分为两组，甲组放在有氧条件下，乙组放在无氧条件下，将甲乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时间后，分别测定根细胞对b物质的吸收速率。结果及结论：若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组，则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输；若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同，则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散

【解析】（1）物质通过简单的扩散方式进出细胞即自由扩散，该过程不需要载体和能量，受细胞内外浓度差的影响。（2）由图可知，b可能是协助扩散或主动运输，b需要载体协助，当外界溶液中b的浓度达到一定数值时，载体数目饱和，再增加b的浓度，根细胞对b的吸收速率不再增加。（3）协助扩散与主动运输的区别在于前者不需要消耗能量，后者需要消耗能量。有氧呼吸产生的能量较多，无氧呼吸产生的能量较少，故实验设计的自变量是有无氧气，因变量是细胞对b的吸收速率。设计实验时要注意等量原则和单一变量原则。思路：将长势相同的某植物根细胞平均分为两组，甲组放在有氧条件下，乙组放在无氧条件下，将甲乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时间后，分别测定根细胞对b物质的吸收速率。结果及结论：若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组，则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输；若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同，则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散。

1．生命是物质的，请回答下列关于组成细胞的元素与化合物的问题：

（l）组成细胞的元素在无机环境中都可找到，体现了__________________________。

（2）俗话说“一方水土养一方人”，饮水是人体获得必需元素的重要途径之一。在天然无污染的泉水中，含有Cu、K、Ca、Zn、P、Mg、Na、Fe等人体必需元素，其中属于大量元素的是___________。Ca元素在人体中具有重要作用，试举出一例：_______________。

（3）细胞中的水有自由水和___________两种存在形式。一般来说，自由水是细胞中含量最多的化合物，除了其分子特性使其成为良好的溶剂外，自由水还有哪些功能，试写出两点：_____________________。

（4）细胞中无机盐含量很少，许多无机盐离子参与合成生物体和细胞中某些重要的化合物，如Fe2+参与合成的______________具有运输氧气的功能；试写出无机盐在细胞中的另一项作用：_______________________

___________。

【答案】（l）生物界与非生物界的统一性   

（2）K、Ca、P、Mg、Na    血钙含量太低，会出现抽搐等症状   

（3）结合水    细胞内许多重要的化学反应需要有水的参与；多细胞生物体的大多数细胞需要浸浴在以水为基础的液体的环境中；运输营养物质和代谢废物等   

（4）血红蛋白    维持酸碱平衡，调节水盐平衡等

【解析】（l）组成细胞的元素在无机环境中都可找到，原因是组成细胞的元素归根结底是生物体有选择地从无机自然界吸收来的，这种现象体现了生物界与非生物界的统一性。（2）大量元素包括：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na；含有Cu、K、Ca、Zn、P、Mg、Na、Fe等人体必需元素，其中属于大量元素的是K、Ca、P、Mg、Na；Ca元素在人体中具有重要作用，如血钙含量太低，会出现抽搐等症状，血钙过高则会出现肌无力症状。（3）细胞中的水有自由水和结合水两种存在形式。其中自由水的作用有：细胞内许多重要的化学反应需要有水的参与；多细胞生物体的大多数细胞需要浸浴在以水为基础的液体的环境中；运输营养物质和代谢废物等。（4）Fe2+参与合成血红蛋白，体现了无机盐离子参与合成生物体和细胞中某些重要的化合物的作用，此外无机盐如Na+还具有维持酸碱平衡，调节水盐平衡等功能。

2．蓖麻种子的胚乳组织中的脂肪含量为种子的70%，为探究该植物种子萌发过程中的物质变化，某研究小组将种子置于温度、水分（蒸馏水）、通气等条件适宜的黑暗环境中培养，定期检查萌发种子（含幼苗）的脂肪、蔗糖、葡萄糖的含量和干重，结果如下图所示，请回答下列问题：

（1）据图甲分析，脂肪含量下降而蔗糖、葡萄糖含量上升的原因是__________，这种变化的意义是________。

（2）据图乙可知，第7天至第10天萌发种子（含幼苗）的干重下降的原因是_____________。

（3）向萌发第10天的种子匀浆中滴加______________，在实验条件下，匀浆会变为砖红色。

【答案】（1）种子萌发过程中胚乳组织中的脂肪酶催化脂肪水解成甘油、脂肪酸，进而转化为蔗糖、葡萄糖（糖类）（或种子萌发过程中脂肪转化为蔗糖、葡萄糖）    有利于促进种子的萌发（或为种子萌发提供可利用的原料）   

（2）幼苗不能进行光合作用，其呼吸作用消耗有机物（的质量）超过脂肪转化增加的有机物   

（3）斐林试剂

【解析】(1)图甲显示：蓖麻种子在萌发过程中，胚乳组织中的脂肪含量下降，而蔗糖、葡萄糖含量上升。可见，种子萌发过程中胚乳组织中的脂肪酶催化脂肪水解成甘油、脂肪酸，进而转化为蔗糖、葡萄糖（糖类），其意义是：有利于促进种子的萌发（或为种子萌发提供可利用的原料）。(2)图乙显示：蓖麻种子在黑暗且适宜条件下萌发的前7天干重在增加，说明储存的脂肪等不断转变成糖类等其他形式的有机物，糖类物质中氧的含量大于脂肪，所以导致干重增加的主要元素是氧。在第7天至第10天萌发的种子（含幼苗）的干重下降，其原因是：种子萌发成幼苗的过程中不能进行光合作用，其呼吸作用消耗有机物（的质量）超过脂肪转化增加的有机物，因此干重逐渐减少。(3)还原糖与斐林试剂发生作用，在水浴加热(50℃～65℃)的条件下会生成砖红色沉淀。因此向萌发第10天的种子匀浆中滴加斐林试剂，在实验条件下，匀浆会变为砖红色。

3．甲图表示细胞通过形成囊泡运输物质的过程，乙图是甲图的局部放大。不同囊泡介导不同途径的运输。图中①～⑤表示不同的细胞结构，请分析回答以下问题：

（1）囊泡膜的主要成分是________________。细胞代谢的控制中心是________。

（2）甲图中囊泡X由________经“出芽”形成，到达________并与之融合成为其一部分。囊泡Y内“货物”为水解酶，由此推测结构⑤是________。

（3）乙图中的囊泡能精确地将细胞“货物”运送并分泌到细胞外，据图推测其原因是___________________

_______，此过程体现了细胞膜具有_____________________的功能。

（4）囊泡运输与S基因密切相关，科学家筛选了酵母菌S基因突变体，与野生型酵母菌对照，发现其内质网形成的囊泡在细胞内大量积累。据此推测，S基因编码的蛋白质的功能是____________________________

______________。

【答案】（1）脂质和蛋白质    细胞核   

（2）内质网    高尔基体    溶酶体   

（3）囊泡上的蛋白A与细胞膜上的蛋白B（特异性）结合    控制物质进出细胞（或信息传递或信息交流）   

（4）参与囊泡与高尔基体的融合

【解析】（1）囊泡膜的主要成分和其他生物膜一样是脂质和蛋白质，甲图中的①细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。（2）甲图中囊泡X由③内质网经“出芽”形成，到达④高尔基体并与之融合成为高尔基体膜的一部分，囊泡Y内“货物”为水解酶，由此推测结构⑤是溶酶体。（3）乙图中的囊泡能精确地将细胞“货物”运送并分泌到细胞外，据图推测其原因是囊泡上的蛋白A与细胞膜上的蛋白B（特异性）结合（或识别），此过程说明了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能（或信息传递或信息交流）。（4）当S基因突变后，内质网形成的囊泡在细胞内大量积累，说明S基因编码的蛋白质的功能是参与囊泡与高尔基体的融合。

4．完整的核糖体由大、小两个亚基组成。下图为真核细胞核糖体大、小亚基的合成、装配及运输过程示意图，请回答下列问题∶

（1）在有丝分裂过程中，图示过程发生的时期是_____，判断的依据是_______。过程①需要____酶的参与。

（2）从图示可知，核糖体的组成成分有_____；代谢旺盛的细胞中核仁较大，其意义是_____。

（3）rRNA前体是由rRNA与核糖体蛋白组成的一种核酸—蛋白质复合物，请再举两例核酸—蛋白质复合物∶___________________________________。

【答案】（1）间期    存在核膜和核仁    RNA聚合   

（2）rRNA和蛋白质    便于形成更多的核糖体参与蛋白质的合成   

（3）染色质（体）、DNA-RNA聚合酶、RNA-逆转录酶、DNA-DNA聚合酶、RNA-RNA复制酶、DNA-解旋酶等（任答2个即可给分）

【解析】（1）图示过程正在发生DNA的复制和蛋白质的合成，属于分裂的间期。过程①是转录，需要RNA聚合酶的参与。（2）核糖体的组成成分是rRNA和蛋白质；代谢旺盛的细胞核仁较大，是因为核仁与某些RNA的合成和核糖体的形成有关，因此其意义是便于形成更多的核糖体参与蛋白质的合成。（3）DNA可以与蛋白质结合形成染色质（体），或者在DNA复制转录、逆转录等过程中，酶能与DNA相结合等，因此核酸—蛋白质复合物有染色质（体）、DNA-RNA聚合酶、RNA-逆转录酶、DNA-DNA聚合酶、RNA-RNA复制酶、DNA-解旋酶等（任答2个即可给分）。

5．下图甲是甲状腺细胞摄取原料合成甲状腺球蛋白的基本过程，图乙是甲状腺细胞膜的结构模式图，请回答以下问题：

（1）图甲细胞内的碘浓度远远高于血浆中的碘浓度，这说明a过程的跨膜运输方式属于_____，乙图a~e中代表甲图a过程的是____________________，代表被动运输的是__________________。

（2）图甲中的甲状腺球蛋白分泌到细胞外的跨膜运输方式是_____，该过程体现出细胞膜具有____________的结构特点。

（3）图乙中与细胞表面的识别有关的物质是[    ]_____，该物质在消化道和呼吸道上皮细胞表面还有__

_____作用。

【答案】（1）主动运输    a    bcd   

（2）胞吐    （一定的）流动性   

（3）D糖蛋白    保护和润滑

【解析】（1）图甲细胞内的碘浓度远远高于血浆中的碘浓度，这说明a过程是逆浓度运输，跨膜运输方式属于主动运输。D为糖蛋白，糖蛋白只位于细胞的外表面，图乙中a表示细胞通过主动运输吸收物质，因此乙图a~e中代表甲图a过程的是a。被动运输为顺浓度运输，为图乙中的bcd。（2）图甲中的甲状腺球蛋白为分泌蛋白，其分泌到细胞外的跨膜运输方式是胞吐，该过程体现出细胞膜具有一定的流动性的结构特点。（3）图乙中与细胞表面的识别有关的物质是D糖蛋白，该物质在消化道和呼吸道上皮细胞表面还有保护和润滑作用。

6．结合下列两则资料，回答相关问题

资料一：胰岛素的发现经历了漫长的历程。科学家试图直接通过研磨胰腺提取胰岛素，但总是失败。后来科学家弗雷德·里克·班廷将狗通往十二指肠的胰导管结扎，一段时间后，该胰腺萎缩，经显微观察，该萎缩的胰腺已没有分泌消化酶的正常胰腺腺泡细胞。从该萎缩的胰腺中才成功提取到胰岛素。

资料二：胰岛素原是一条很长的多肽链。胰岛素原在相关酶的作用下被水解，1分子胰岛素原分解为1分子胰岛素和1分子C肽。C肽和胰岛素同时释放到血液中。C肽在血清中与胰岛素等量，且很稳定，因此C肽的测量结果是糖尿病分型的重要依据。

（1）根据资料一判断为什么科学家直接从正常的胰腺提取胰岛素失败？__________________________

_______。

（2）根据资料二判断产生C肽的细胞是________________。分泌C肽的过程依赖了生物膜的什么特性？______________________________________。

（3）在临床中，对于接受注射胰岛素治疗的患者，测定其血液中胰岛素水平，不能评价患者胰岛B细胞的功能。可以通过测定C肽水平来评价自身胰岛B细胞的功能，分析其原因是：________________。

（4）某学校生物实验小组以小狗为实验材料来验证胰岛素具有降低血糖的作用，设计方案时，以小狗每次注射药物前后小狗症状的变化为观察指标，那么实验组小狗注射药物的顺序是，先注射_________，再注射___

______。（请从下列选项中选择药物，填写编号）

①胰岛素    ②生理盐水    ③葡萄糖

【答案】（1）因为胰岛素是一种蛋白质，胰腺中含有胰蛋白酶，研磨时，细胞破碎，胰岛素会被胰蛋白酶分解，导致提取失败   

（2）胰岛B细胞    生物膜具有一定的流动性   

（3）患者体内含有外源胰岛素，且胰岛素一经靶细胞接受起作用后就被灭活。C肽在血清中与（内源）胰岛素等量且很稳定。所以可以通过测定C肽水平来评价自身胰岛B细胞的功能   

（4）①    ③

【解析】（1)由资料一可知，当分泌消化酶的正常胰腺腺泡细胞萎缩，才从中提取到胰岛素。说明胰腺中含有胰蛋白酶，研磨时，细胞破碎，胰岛素会被胰蛋白酶分解，导致提取失败；（2）由资料二可知，C肽和胰岛素在同一个细胞中，同时合成。所以产生C肽的细胞是胰岛B细胞。C肽分泌方式为胞吐，体现了生物膜具有一定的流动性。（3）患者体内含有外源胰岛素，且胰岛素一经靶细胞接受起作用后就被灭活，C肽在血清中与胰岛素等量且很稳定。所以通过测定C肽水平来评价自身胰岛B细胞的功能。（4）先注射胰岛素，小狗表现出低血糖症状，再注射葡萄糖，低血糖症状消失，可证明胰岛素可以降低血糖。所以先注射胰岛素再注射葡萄糖。